DGIST(총장 국양)는 로봇공학연구소의 김재영 리서치펠로우와 문대원 석좌교수팀이 생체 실험 샘플을 별도로 처리하지 않고도 연속발진 레이저를 이용해 정밀 분석과 마이크로미터 크기로 이미지화하는데 성공했다고 5일 밝혔다.

연속발진 레이저(continuous wave laser)는 레이저광이 끊김없이 연속적으로 발생되는 레이저로 펄스형 레이저보다 부피가 작고 저렴하며 구조도 간단하다.

기존 생체 샘플 질량분석과 이미징은 분석 과정에서 가시광과 근적외선 대역 레이저의 광에너지를 잘 흡수하지 못해서 사전 준비가 많이 필요하다. 특히 일반 상온에서는 정확한 분석이 어려워 인위적으로 바꿔야 작업이 가능했다.

연구팀은 생체 샘플 질량 분석을 위해 시편이 놓이는 현미경 기판 아래에 연속 발진 레이저를 내장한 렌즈를 장착했다. 또 그래핀 기판을 이용, 다른 레이저보다 에너지가 약한 연속발진 레이저 분석이 가능토록 했다. 벌집모양의 구조를 가진 그래핀은 열전도성이 높고 열로 전환이 가능하다. 때문에 적은 양의 빛으로도 시편 분석에 필요한 충분한 열을 확보할 수 있다.

개발된 기술을 적용할 경우 20배의 높은 배율을 가진 큰 렌즈를 사용해도 시편에 더 가까이 밀착해 관찰할 수 있을 만큼 공간 확보가 가능하다. 또 해상도 높은 분석 이미지를 얻는데 유리하다.

연구팀은 그래핀 기판 활용으로 시편의 전처리 과정을 완전히 없애고도 고해상도의 질량분석 이미징을 얻을 수 있도록 했다. 그리고 쥐와 제브라피시 꼬리지느러미의 질량분석 이미징을 얻는데 성공했다.

문대원 석좌교수는 "이번 기술은 시편의 전처리 과정을 생략해 분석 준비시간을 많이 줄일 수 있다"면서 "향후 다른 기술과 접목해 의료진단 등 여러 분야 활용이 가능하게끔 발전시킬 계획"이라고 설명했다.

이번 연구는 DGIST 로봇공학연구소 김재영 리서치펠로우와 뉴바이올로지전공 임희진 박사과정생이 공동1저자로 참여했다. 또 DGIST 로봇공학전공 송철 교수, 고려대 임동권 교수, 충남대 박지원 연구교수와 함께 연구를 진행했다.

연구 결과는 화학 및 나노기술 분야 국제학술지 ACS 어플라이드 머티리얼즈 & 인터페이스(ACS Applied Materials & Interfaces) 표지논문으로 지난달 31일 게재됐다.